Các vị khách đang chờ bắt đầu cuộc họp báo tại trụ sở Bộ Năng lượng để công bố bước đột phá trong nghiên cứu nhiệt hạch vào ngày 13 tháng 12 năm 2022 tại Washington, DC. Các quan chức công bố rằng các thí nghiệm tại Cơ sở Đánh lửa Quốc gia tại LLNL đã đạt được ‘sự đánh lửa’. | Ảnh: Getty Images
Bộ Năng lượng (DOE) đã công bố một báo cáo mới lộ trình để Hoa Kỳ hiện thực hóa giấc mơ khai thác năng lượng nhiệt hạch kéo dài hàng thập kỷ.
Đó là cam kết hỗ trợ các nỗ lực nghiên cứu và phát triển cũng như theo đuổi quan hệ đối tác công tư để cuối cùng xây dựng được thế hệ nhà máy điện nhiệt hạch đầu tiên. Và tất nhiên, kế hoạch này đề cao AI vừa là công cụ có thể dẫn đến những đột phá mới, vừa là động lực tạo ra nguồn năng lượng mới có thể đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các trung tâm dữ liệu. nhu cầu điện.
DOE đang hướng tới một mốc thời gian cực kỳ tham vọng, mặc dù chi tiết về cách thực hiện điều đó còn mơ hồ vì thành công vẫn phụ thuộc vào việc đạt được những đột phá khoa học mà các nhà khoa học đã trốn tránh trong hơn một thế kỷ qua. Hơn nữa, hệ sinh thái đang phát triển của các công ty khởi nghiệp và nhà nghiên cứu cam kết thực hiện nhiệm vụ này đòi thêm tiền mặt – số tiền mà DOE thừa nhận vẫn chưa phải cung cấp.
Tất nhiên, kế hoạch này sẽ tăng cường AI
MỘT thông cáo báo chí từ DOE ngày hôm qua tự hào rằng chiến lược mới của họ nhằm mục đích triển khai năng lượng nhiệt hạch quy mô thương mại vào lưới điện vào giữa những năm 2030. thực tế lộ trìnhtuy nhiên, vẽ nên một bức tranh mờ ảo hơn. Tài liệu nhấn mạnh rằng mục tiêu của nó “là cung cấp cơ sở hạ tầng công cộng hỗ trợ khu vực tư nhân hợp nhất mở rộng quy mô vào những năm 2030”. Bất chấp điều đó, vẫn còn rất nhiều rào cản và sự không chắc chắn phải đối mặt, điều này thực sự có thể khiến việc cung cấp năng lượng cho các gia đình và doanh nghiệp của chúng ta bằng năng lượng nhiệt hạch phải mất hàng thập kỷ, nếu có.
Tại sao đây là một nhiệm vụ lớn như vậy? Các nhà máy phân hạch hạt nhân ngày nay tách các nguyên tử ra để giải phóng năng lượng. Ngược lại, các nhà máy nhiệt hạch hạt nhân sẽ kết hợp các nguyên tử lại với nhau để tạo ra năng lượng một cách có kiểm soát. (Bạn nhận được một quả bom hydro khi điều này được thực hiện theo cách không được kiểm soát.) Ưu điểm của việc đạt được phản ứng tổng hợp là nó không tạo ra chất thải phóng xạ giống như phản ứng phân hạch, cũng như quá trình này không phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch gây ô nhiễm.
Sự kết hợp về cơ bản bắt chước cách các ngôi sao tự tạo ra ánh sáng và nhiệt. Mặc dù đây có thể là nguồn năng lượng dồi dào không chứa carbon nhưng cũng cần một lượng nhiệt và áp suất cực lớn để kết hợp các nguyên tử lại với nhau. Kết quả là, cực kỳ khó khăn để đạt được phản ứng nhiệt hạch dẫn đến thu được năng lượng ròng (cái gọi là “đánh lửa“theo cách nói trong ngành). Các nhà khoa học đã thực hiện được điều này lần đầu tiên bằng cách sử dụng tia laser vào năm 2022. Các nhà nghiên cứu phát triển công nghệ nhiệt hạch đang nỗ lực tái tạo lại kỳ tích đó và tìm ra cách duy trì phản ứng lâu hơn.
Đã có một số thay đổi quan trọng khác trong những năm gần đây đã góp phần tạo nên những tin đồn hiện nay xung quanh phản ứng nhiệt hạch. Sự bùng nổ AI đã khiến các công ty công nghệ lớn phải vật lộn để có đủ điện cho nhiều trung tâm dữ liệu hơn. Sam Altman, Bill GatesVà Jeff Bezos đều đã hỗ trợ các công ty khởi nghiệp hợp nhất phát triển thiết kế nhà máy của riêng họ. Cả Google và Microsoft đều đã công bố kế hoạch mua điện từ các nhà máy điện nhiệt hạch sắp ra mắt, dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào cuối những năm 2020 hoặc 2030. DOE cho biết hơn 9 tỷ USD đầu tư tư nhân đã đổ vào các cuộc trình diễn nhiệt hạch và các lò phản ứng nguyên mẫu.
Có những khoảng trống lớn khác cần lấp đầy, đó là nơi DOE cho biết họ có thể bước vào. Lộ trình nhấn mạnh việc tập hợp các khu vực công và tư nhân để xây dựng “cơ sở hạ tầng quan trọng” cần thiết để biến phản ứng nhiệt hạch trở nên khả thi về mặt thương mại, chẳng hạn như sản xuất và tái chế. nhiên liệu nhiệt hạch (điển hình là các đồng vị hydro gọi là tritium và deuterium). Một “lĩnh vực thách thức cốt lõi” khác mà tài liệu nêu bật là nhu cầu phát triển vật liệu kết cấu đủ mạnh để chịu được các điều kiện khắc nghiệt tại nhà máy nhiệt hạch. (Hãy nhớ rằng bạn đang tái tạo môi trường bên trong một ngôi sao.)
Nó cũng đề cập đến việc phát triển các trung tâm đổi mới nhiệt hạch trong khu vực, nơi các phòng thí nghiệm của DOE có thể làm việc với các trường đại học, chính quyền địa phương và tiểu bang cũng như các công ty tư nhân để xây dựng lực lượng lao động cho những công nghệ mới này. Một trung tâm sẽ là sự hợp tác giữa Nvidia, IBM, Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton và DOE để “thiết lập một cụm siêu máy tính tập trung vào phản ứng tổng hợp được tối ưu hóa cho AI” được gọi là Stellar-AI.
DOE dành toàn bộ phần trong lộ trình cho AI, được gọi là “công cụ biến đổi cho năng lượng nhiệt hạch”. Các nhà nghiên cứu có thể sử dụng các mô hình AI để xây dựng “cặp song sinh kỹ thuật số” nhằm nghiên cứu nhanh hơn cách thức hoạt động của các cơ sở thử nghiệm, lộ trình cho biết như một ví dụ.
Tài liệu này cũng đi kèm với một tuyên bố từ chối trách nhiệm lớn. Được viết ở trên cùng, phía trên bản tóm tắt điều hành, nó cho biết: “Lộ trình này không cam kết Bộ Năng lượng về các mức tài trợ cụ thể và nguồn tài trợ trong tương lai sẽ tùy thuộc vào sự phân bổ của Quốc hội.” Nói cách khác, DOE chưa sẵn sàng chi bất kỳ khoản tiền nào cho kế hoạch này.
Và trong khi chính quyền Trump đưa nhiên liệu hóa thạch, phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch vào tham vọng của mình về cái gọi là “sự thống trị về năng lượng”, thì tổng thống đã thu hồi nguồn tài trợ cho mặt trời Và gió các dự án năng lượng vốn đã nhanh hơn nhiều và thường triển khai rẻ hơn để đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng của Mỹ.
Nguồn The Verge